表面実装におけるトムストーニングの防止方法

トムストーニングは小さく見えますが、SMTの歩留まりを急速に低下させます。1つのチップ抵抗器が小さな石のように立ち上がり、1つのパッドがはんだ付けされ、反対側は空中にぶら下がる。基板はAOIに合格しても、テストや現場で失敗することもあります。そこでここでは、なぜこのようなことが起こるのか、どのツマミを回せばよいのか、そしてどのようにすればそれを止めることができるのかについて、簡単にお話しします。.

SMTアセンブリにおけるトムストーニングとは？

表面実装アセンブリーでは、小さな2パッド部品の片端がリフロー中に浮き上がることをトンブストーニングと呼ぶ。本体が軽く、はんだの力が強い0603、0402、0201部品で多く発生します。コールドルームコントローラやディスプレイキャビネットのドライバでは、抵抗が1つ開いているだけで、冷却システム全体が壊れてしまいます。あなたの素敵な リアワイヤーシェルフ 冷蔵庫が始動しないからだ。.

根本は単純で、2つのパッド上のはんだペーストが同じようには溶けず、濡れないのです。片側が強く引っ張られ、チップが回転し、欠陥が発生するのです。.

不均一加熱とリフロープロファイル制御

ほとんどのトンブストーニングは加熱ムラから生じる。片方のパッドが早く液相に達し、はんだが濡れ、表面張力でそちらが引っ張られる。.

ランプレート、ソークゾーン、ピーク温度

非常にアグレッシブなランプを使用すると、一方のパッドが他方よりも早く目標に到達する。パネルの端や大きな銅の近くでは、より多くの墓石が見られます。プリヒートとソークをよりスムーズに行うことで、両方のパッドが互いに追従する時間が得られます。.

多くの路線で一般的に行われている：

• 毎秒1～2℃のランプ。.
• 150～180℃のゾーンに数十秒間浸し、微小部分が均等になるようにする。.
• ピークはペーストのスペックに十分な高さで、液相線からあまり長くない。.

完璧な数値は必要ありません。重要なのは、実際の製品で熱プロファイルをチェックすることです。墓石が見えるチップアレイの近くに熱電対を置き、ゾーンやコンベア速度を調整します。.

ソルダーペースト量とステンシル設計のバランスが必要

2つ目の大きな要因は、はんだペーストの不均衡です。一方のパッドのペースト量が多ければ、溶けたはんだの量も多くなり、ウェット時にはんだが強く引っ張られます。.

小型チップ部品の開口バランス

ステンシルでは、1つのチップに対して両方の開口部がほぼ同じ体積を印刷する必要がある。スキージがすり減ったり、ステンシルが汚れたり、クリーニングの時間を間違えたり。それでも、デザインを調整することはできる：

• チップが密集している部分には、より薄いステンシルを使用する。.
• 大きな銅につながる “強い ”側の開口面積を減らす。.
• 1つのチップの2つのパッド間のペーストブリッジを避ける。.

小規模なラインテストを行うこともできる。通常のアパーチャーとホット側で絞ったアパーチャーを比較し、墓石率を比較するのだ。大がかりな学術研究ではなく、迅速な現場での実験だ。.

パッドのデザイン、対称性、銅のバランスが重要

レイアウトも大きな役割を果たす。パッドと銅のバランスが悪ければ、墓穴を掘ることになる。.

バイアス、サーマルリリーフ、小型0402/0201部品

典型的なレイアウトの罠：

• 一方のパッドは太い電源プレーンに接続し、もう一方は細いトレースだけに接続する。.
• コンポーネントの片側のみにビアインパッド。.
• 部品の片側の下にシルクスクリーンまたはソルダーマスクの段差をつける。.

これらはすべて、局所的な加熱と濡れを変化させる。一方は加熱が遅いが、銅の量が多く、ペーストの量も多いので、最終的に溶けると強く引っ張られる。.

良い習慣だ：

• パッドはデータシートとIPCパターンに従って対称に保つ。.
• どうしても大きな銅線に接続したい場合は、サーマルリリーフを使用すること。.
• ビアを左右対称に配置するか、小さな部品の場合はパッドからずらす。.

これは安定した設計と同じ理屈だ。 リアワイヤーシェルフ にある工場で チアオ足とクロスワイヤーが対称でないと、ラックは揺れます。PCBは熱応力下でも同様の挙動を示す。.

部品のサイズ、形状、冶金が重要

0402や0201のような非常に小さなパッケージはより敏感だ。質量が小さいので、持ち上げやすい。サプライヤーが異なれば、メッキや錫の構造も異なり、それによって濡れ速度も変わる。.

できる：

• スペースが許す限り、0603サイズが望ましい。.
• 重要な受動部品について、少なくとも2つのベンダーを認定し、NPI中に墓石データをチェックする。.
• 部品とペーストは適切な湿度と温度で保管してください。.

エンジニアがオーブンだけを責めることもあるが、部品のロットもストーリーの一部である。.

プレースメントの精度とラインの安定性

また、配置によってもトンブストーニングが生じます。リフロー前にチップがすでに中心から外れている場合、一方の終端は小さなペーストアイランドに、もう一方は深い「プール」に置かれます。.

ピック＆プレースでこれらの点をチェックする：

• ノズルの種類と真空度。.
• スピードとZ-height。ペーストを押し込みすぎると、ペーストが汚れることがある。.
• 基板支持。PCBがたるむとペーストの厚みが変わる。.

のラインの連中が チアオ 新しいフリーザー・コントロール・ボードのデバッグでは、ボードのサポート・ピンを追加して、常に最初に低速で動作させる。墓石速度が制御下にあるときだけ、彼らはタクトタイムをプッシュし始める。.

DFM、NPIビルド、検査がループを閉じる

良いルールがあっても、実際の製品は複雑だ。だからフィードバックツールが必要なのだ。.

• 対称パッド、ビアの位置、銅のバランスなどです。.
• 最初のNPI実行では、パネル上の最悪ゾーンをマークし、場所ごとに欠陥を追跡する。.
• AOIデータは基板を不合格にするだけでなく、プロセスウィンドウを調整するためにも使用する。.

カスタム・ワイヤー・ラック・システムを設計するようなものだと思ってください。荷重、曲げ、振動をテストし、ワイヤー・ゲージと溶接パターンを調整するのです。SMT作業も同じ考え方です。.

サマリーテーブルの例トゥームストーニングの原因と対策

クーリング・ハードウェアとシェルビング・プロジェクトに重要な理由

私たちはワイヤーシェルフや冷凍部品を扱っているのに、なぜSMTの話ばかりするのだろう」と思われるかもしれない。実際のところ、これらは結びついている。.

冷蔵室部品, 商業用陳列棚 コントローラーの近くに隠された小さなPCB コンプレッサー保護メッシュ - これらはすべて、安定したSMT品質に依存している。小さな抵抗器が墓穴を掘って開いてしまうと、素敵なキャビネットの照明が消えたり、ファンが止まったり、温度が規格外になったりします。エンドユーザーは墓石ができることに文句を言うのではなく、食べ物や飲み物が温かいことに文句を言うのです。.

で チアオ 私たちは両側を見ています：私たちは、カスタムリアメッシュ、フリーザーバスケットを作ります、, 冷凍庫部品 また、お客様のエンジニアリングチームとも毎日話をしています。また、顧客のエンジニアリング・チームとも毎日話をしています。彼らの多くは現在、PCBパートナーに直接尋ねています：’小型パッシブの墓石レートを教えてください“。これは、新製品立ち上げの際の一般的なペインポイントとなりました。.

スーパーマーケットの冷凍庫、飲料クーラー、研究室の冷蔵室などのハードウェアを設計する場合、墓石を小さな外観上の欠陥のように扱ってはいけません。それは、SMTシーンのフォースバランスが間違っているというシグナルなのだ。熱、ペースト、パッド、部品、配置を早期に修正することで、棚、ラック、コンプレッサーの寿命はずっと静かになります。.